TWI278372B - Electrode wire for wire electric discharge machining - Google Patents

Description

1278372 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於線（w i r e )放電加工用電極線。 本發明特別是關於下述之線放電加工用電極線，其係在 線和切削物之間產生放電，使炫融切斷切削物的速度較快 ，相較於習知之高速電極線，生產性較高、再生性良好。 【先前技術】

線放電加工為在線放電加工用電極線與切削物之間產 生放電現象，並熔融切斷切削物的加工方法。 由於此類加工方法可依線鋸方式進行加工，故為特別適 合複雜形狀加工的加工方法。 對於線放電加工用電極線，希望有以抑制放電加工成本 之方式，可進行高速加工，且便宜的電極線。 另外，從使用方便的方面來說，亦希望有可對應無人加 工的自動連線的電極線或抑制發生斷線等的電極線。 習知技術中，此類電極線一般廣泛地採用含有鋅3 5〜4 0 % 的銅與鋅的二元系合金所形成的電極線。 但是，雖然含有鋅3 5〜4 0 %的銅與鋅的二元系合金所形成 的電極線之價格較低，然而，從溶融切斷切削物的加工速 度和特性方面來說，無法說其高速。 於是，如將在圖4所示的中心銅合金的外側，添設以放 電性良好為目的的高鋅黃銅層的二層構造的電極線，製造 成追求高速加工性的電極線製品。 此外，亦知有以謀求更高速化為目的，如在最外層再添 6 312XP/發明說明書(補件)/94-05/94101978 1278372 加鋅之圖5所示的三層構造的電極線。 但是，由多層構造所形成的電極線，係藉由覆蓋層的高 鋅化而提升放電加工速度，但因構造不簡單，故有電極線 的製造成本變得非常高之問題。 在曰本專利第3 3 0 3 2 9 6號公報中，揭示有利用構造簡單 的單層構造以實現高鋅化的技術。

但是，在上述公報之「解決問題之手段以及發明之效果」 段落中，係如「在增加Ζ η含量的情形，放電加工特性提升， 但因產生/3相，故在習知相同的加工方法中，產生難以對 細線加工的問題。」所記載，若不添加Z r、A1、S i等第3 元素，則實質上無法進行拉伸（d r a w i n g )加工。 然而，第3元素等的添加不僅為構成成本上升的主要原 因，且從電極線廢棄材料的觀點來說，產生再生性的問題。 [專利文獻1 ]:日本專利第3 3 0 3 2 9 6號公報 【發明内容】 (發明所欲解決之問題） 本發明之目的在於提供一種線放電加工用電極線，其 中，在電極線和被放電加工物之間，使熔融切斷的放電加 工速度提升，且生產性優於習知之高速電極線，廢棄材料 再生性良好。 (解決問題之手段） 一般，在銅和鋅的二元系合金中，含鋅量越高，熔融切 斷的放電加工速度越快。 但如上所述，若鋅濃度超過4 0 %，則拉伸加工性極差， 7 312XP/發明說明書(補件)/94-05/9410 ] 978 1278372· 而難以進行拉伸加工。 此係在銅與鋅的二元系合金的情形，若含鋅率在4 0 °/◦以 下，則形成作為面心立方晶格的α單相，但若超過該含量 值，則作為體心立方晶格的/3 ’相開始析出，其析出量如超 過可拉伸區域，則發生斷線。 本發明者等透過下述方式，完成本發明，其係即使含鋅 率高至4 0 %以上，仍抑制yS ’相的析出量，反覆進行階段性 冷拉和退火處理，控制最終電極線的結晶構造。

具體來說，由銅和鋅的二元系合金所形成的線放電加工 用電極線之特徵在於：採用按照指定比例對銅和鋅進行混 合鑄造而形成的合金，將其熱軋擠壓成圓棒狀，然後，階 段性實施冷拉和退火處理，使形成最終線徑的電極線之製 品的結晶構造為α相與yS ’相的交替均勻配置。 在進行拉伸加工至最終線徑為0 0 . 2 5〜0 . 3 0 m m程度的電 極線時，依途中約為0 0 . 9 m m線徑的階段之拉伸強度為 5 0 0〜6 5 Ο Μ P a，拉伸範圍在1 5〜3 0 %的方式，階段性進行冷拉 和退火處理，另外，在冷拉到最終線徑後，以電極線的拉 伸強度為7 0 〇〜1 〇 4 Ο Μ P a的方式進行退火，使α相和/3 ’相的 交替配置。 特別係拉伸強度為7 0 0〜9 Ο Ο Μ P a的電極線，其放電加工 速度方面優良。 此處之銅和鋅的二元系合金的每單位體積的平均含鋅 率以在4 1〜4 4 %的範圍内為佳。 平均含鋅率在4 1〜4 4 %的原因，係在於若未滿4 1 %，則無 312XP/發明說明書(補件)/94-05/94101978 1278372 法期待放電加工速度的提升，若超過4 4 %，則難以進行結 晶構造的控制。 另外，在採用平均含鋅率的情形，係因本發明的電極線 為α相和/3 ’相交替均勻配置，故如圖7中ΕΡΜΑ分析圖表 例所示的般，為由在局部含量較高的部分與較低的部分所 形成。由於含鋅率無法統一地表現，故採取平均含鋅率。 (發明效果）

本發明的線放電加工用電極線係藉由對作為最終 製品的電極線的結晶構造進行控制，雖其評估結果將 在後面進行描述，而可在線（電極線）與被放電加工物 之間產生放電，提升熔融切斷的加工速度。 即使為高鋅和銅的二元系合金，藉由抑制結晶（点’相） 的生長和分散的同時，可階段性進行拉伸加工和退火處 理，故其生產性高於習知的高速電極線，電極線廢棄材料 的再生性也良好，其工業價值非常大。 【實施方式】 以下針對本發明的線放電加工用電極線的製造方法，進 行詳細說明。 本發明的線放電加工用電極線係由每早位體積的平均 含鋅率為4 1〜4 4 %的銅和鋅的二元系合金所形成，最終製品 (電極線）的結晶構造為α相與/3 ’相呈交替均勻配置。 [實施例1 ] 以下針對本發明的線放電加工用電極線，利用實施例進 行詳細說明。 9 312ΧΡ/發明說明書(補件)/94-05/94〗01978 1278372· 依將銅和鋅塊溶解，以使每單位體積的平均含鋅率為 4 2 . 5 %的方式，製作合金。 在考慮結晶的生長的同時，對此銅鋅合金進行熱軋擠 壓，並一邊抑制yS ’相的析出量與不均勻分散，一邊反覆進 行階段性冷拉和退火處理，製造,0 . 9 m m的合金線。 採用狹縫型連續拉伸機，對該合金線進行冷拉處理，直 至達到4 0.25mm和0 0.30mm的程度。

接著，進行最終電退火處理，製造表1記載的本發明之 電極線和比較電極線。 表1記載的本發明的電極線係為進行拉伸加工直至形成 最終線徑為0 0 . 2 5〜0 . 3 0 m m程度的電極線時的例子，其係 依途中約0 0. 9mm的線徑的階段之拉伸強度為5 0 0〜6 5 0 ΜP a，拉 伸範圍在1 5 ~ 3 0 %的方式，階段性實施冷拉和退火處理，以 最終製品的最終線徑，拉伸強度在7 0 0〜1 0 4 0 Μ P a的範圍内 之方式，進行退火處理而形成者，結晶構造為α相與/3 ’ 相呈交替均勻配置。 與此相對’表1記載的比較電極線係依拉伸強度未滿 700MPa或超過1040MPa的方式，進行退火處理而形成者。 [實施例2 ] 將銅和鋅塊溶解，以使每單位體積的平均含鋅率為 4 3 . 0 %和4 2 . 0 %的方式，製作合金。按照與實施例1相同的 方式，製造0 0 . 2 5 m m的本發明的電極線。 將如此所得的實施例1、實施例2、比較例1及習知電 極之包含3 7 % Ζ η之α單層的電極線設置於線放電加工機 10 312ΧΡ/發明說明書(補件)/94·〇5/94101978 1278372 . (三菱電機製RA 9 0 AT)中，測量依標準設定條件，對厚度 50mm的模具鋼（SKD— 11)進行加工時的加工速度。 另外，亦透過拉伸試驗機，測量拉伸強度。 表1係記載有本發明及比較電極線所需的Zn濃度、當 習知電極為1 0 0 %時的速度比、拉伸強度、作為線評估之速 度效果的程度、外觀品質、成本性、再生性的4項目所評 估之結果的表。

表中的速度比係其值越大就越快，作為線評估的符號， 以從好到壞的順序進行4階段的表示，依序為◎、〇、△、 X (判斷基準記載在表下方）。 表 1 所需的 Ζ η濃度 d 外徑 拉伸 強度 速度 比 速 度 效 果 外 觀 品 質 成 本 性 再 生 性 % mm MPa % 本 1 42.5 0.25 1023 107 〇 ◎ 〇 ◎ 2 42. 5 0.25 840 110 ◎ ◎ 〇 ◎ 發 3 42.5 0.25 764 110 ◎ ◎ 〇 ◎ 明 4 42. 0 0.25 753 110 ◎ ◎ 〇 ◎ 電 5 43.0 0.25 771 110 ◎ ◎ 〇 ◎ 往 6 42.5 0. 3 910 109 〇 ◎ 〇 ◎ 7 42.5 0. 3 750 113 ◎ ◎ 〇 ◎ 比 8 42. 5 0. 25 1053 104 Δ ◎ 〇 ◎ 較 9 42.5 0.25 1053 106 Δ ◎ 〇 ◎ 電 10 42.5 0.25 1049 106 Δ ◎ 〇 ◎ 極 11 42.5 0.25 687 104 Δ ◎ 〇 ◎ 線 12 42.5 0. 3 650 104 Δ ◎ 〇 ◎ 習 13 37.0 0.25 1002 100 一 ◎ ◎ ◎ 知 14 37.0 0.30 996 100 一 ◎ ◎ ◎ 速度效果指標·· ◎表示速度比在110以上；〇表 示速度比在 107〜109; △表示速度比在 101〜107; X 表示速度無提升。 11 312XP/發明說明書(補件)/94-05/94101978 1278372 外觀品質指標：◎表示外觀、品質上無缺陷；〇雖有輕 微缺陷，但是使用上沒有問題的等級；△表示具有缺陷， 但局部用途不可使用；X表示為不可使用的等級。 成本指標：◎表示非常低的價格；〇表示較低的價格； △表示稍高的價格；X表示非常高的價格。

再生性指標：◎表示不含銅一鋅以外的金屬，使用後的 再生性優良；〇表示除銅一鋅以外，含某種程度之微量的 其他元素，可再生；△表示為了再生，必須花費較多的費 用或工夫；X表示不可再生。 接著，將電極線埋入透明的樹脂中，在樹脂硬化後，仔 細地研磨，利用氨水溶液進行#刻後，透過金屬顯微鏡， 觀察結晶狀態。 本發明的電極線的結晶構造具有圖1所不之A型結晶狀 悲’看上去為白色的部分係相’看上去為黑色的部分係 yS，相。 從圖可知，/3 ’相被細微化，形成為α相與/3 ’相交替均 勻配置。 可知表1所示的比較電極線係拉伸強度未滿7 Ο Ο Μ P a或 拉伸強度超過1 0 4 Ο Μ P a的電極線，具有圖2所示的B型結 晶狀態。 看上去為黑色的部分係冷’相，結晶尺寸大於圖1的A 型，相對於α相，呈不均勻分散。 另外，供參考的圖3係表示含鋅率為3 7 %之習知的電極 線的結晶構造例。形成為α相單獨的結晶構造。 12 312ΧΡ/發明說明書(補件)/94-05/94101978 1278372 接著，透過I C P法，對本發明的電極線的平均含鋅率進 行測量。其結果為確認與所需值的差在± 0 . 1 %以内。 以上的實施例之說明為利用電動退火機的所做說明，但 並不限於此情形，即使不為電動退火亦可。 主要係控制到製品線徑的結晶構造呈α相和/3 ’相交替 均勻配置為止之拉伸加工和退火處理。 【圖式簡單說明】 圖1表示Α型結晶構造例。

圖2表示B型結晶構造例。 圖3表示習知的電極線結晶構造例。 圖4表示習知的二層構造高速電極線構造例。 圖5表示習知的三層構造高速電極線構造例。 圖6表示本發明的電極線例。 圖7表示本發明的電極線的ΕΡΜΑ分析圖表例。 圖8表不習知的電極線的Ε Ρ Μ Α分析圖表例。

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Claims (1)

1278372 十、申請專利範圍： 1 . 一種線放電加工用電極線，係由銅和鋅的二元系合金 所形成者，其特徵在於：採用按照指定比例對銅和鋅進行 混合鑄造而形成的合金，將其熱軋擠壓成圓棒狀，然後， 階段性實施冷拉（c ο 1 d d r a w i n g )和退火處理，使作成最終 線徑的電極線之製品的結晶構造為α相與yS ’相的交替均 勻δ己置。

2.如申請專利範圍第1項之線放電加工用電極線’其 中，銅和鋅的二元系合金之每單位體積的平均含鋅率在 4 1〜4 4 %的範圍内。 3 .如申請專利範圍第1或2項之線放電加工用電極線， 其中，拉伸強度在700〜1040MPa的範圍内。 4.如申請專利範圍第1或2項之線放電加工用電極線， 其中，拉伸強度在700〜900MPa的範圍内。

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